科學家首次在人體細胞內發現一種新的DNA結構，不是雙螺旋！

它是DNA，卻不是我們熟知的雙螺旋結構。

來自澳大利亞加文醫學研究所的科學家第一次在活細胞內確認了一種新的DNA結構：i-motif。I-motif 結構是一個扭曲的DNA「結」，在此之前，我們從未在活細胞內直接檢測到過這種結構。這一新發現被發表於4月23日的《自然-化學》期刊上。

我們知道，DNA深藏於我們體內的細胞深處。DNA編碼中的信息，即60億個G（鳥嘌呤）、C（胞嘧啶）、A（腺嘌呤）、T（胸腺嘧啶）字母，精確地「指導」著身體的構建和運作方式。

1953年，詹姆斯·沃森和弗朗西斯·克里克首次揭開DNA的結構之謎。自那之後，標誌性的雙螺旋結構便已成為公眾對DNA的默認印象。而多數人不知道的是，至少在實驗室中，DNA短片段還能以其他形狀存在。科學家一直懷疑這些不同的形狀可能在DNA代碼被「讀取」的時間和方式上扮演著重要的角色。

新發現的形狀完全有別於雙鏈DNA的雙螺旋結構。加文抗體治療實驗室負責人 Daniel Christ 說：「這項新的研究提醒我們，完全不同的DNA結構是存在的——而且極有可能對我們的細胞非常重要。」

I-motif是一個四股DNA鏈的結，在這種結的結構中，同一條DNA鏈上的C會彼此結合。這與雙螺旋結構中的情況十分不同，在雙螺旋中，相對鏈上的字母可以相互識別，例如C會與G結合。

雖然研究人員之前就已經觀測到了 i-motif 的存在，並對其進行了詳細的研究，但這一現象僅在體外研究中被發現過（即在實驗室的人工條件下），而不是在細胞內。從事這一領域的科學家一直在探討i-motif 「結」是否能夠存在於活細胞內部。新的發現終於對這一問題進行了解答。

那麼研究人員這次是如何在細胞內檢測到 i-motif 的呢？他們研發了一樣新工具——抗體分子的片段，它能以非常高的親和性識別並附著於 i-motif。在此之前，由於缺乏特地用來針對 i-motif 的抗體，因此嚴重阻礙了對其作用的理解。

關鍵是，抗體片段並沒有檢測到螺旋結構的DNA，也沒有識別出G-四聯體（由富含鳥嘌呤的核酸序列所構成的四股形態）。

新的工具幫助研究人員在一系列人類細胞系中找到 i-motif 的位置。他們用熒光技術來標記 i-motif，於是在細胞核內識別出許多表明 i-motif位置的綠色斑點。

細胞內 i-motif DNA結構、以及用於檢測它的基於抗體分子工具的藝術構想圖。| 圖片來源：Chris Hammang

據研究人員描述，最讓他們感到興奮的是——隨著時間的推移，他們可以看到綠色的斑點（i-motif）的出現和消失。這標誌著的是它們形成、溶解、再次形成的過程。

研究人員證明了 i-motif 大多形成於細胞生命周期中的特定時間點，那就是G?期（細胞周期中間期的一個階段）的後段，也就是當DNA正在被「讀取」之時。他們還發現 i-motif 出現在一些啟動子區域（控制基因進行轉錄的的DNA區域）和端粒中，這些端粒是染色體的末端部分，在老化過程中發揮著非常重要的作用。

科學家認為 i-motif 的出現和消失為我們提供了關於它們功能的線索，看上去它們似乎有助於開啟或關閉基因，並對一個基因是否被主動讀取產生影響。同時，i-motif 的短暫特性似乎也解釋了為何它們如此難以在細胞中被檢測到。

加文臨床基因組學研究中心負責人 Marcel Dinger 教授是這項研究的另一位領導者，他說：「在細胞中發現一種全新的DNA形態是十分令人興奮的！這些發現將為針對DNA新形態的功能、以及其對健康和疾病的影響所展開的研究工作奠定基礎。」

參考鏈接：

https://www.garvan.org.au/news-events/news/a-new-form-of-dna-found-in-our-cells

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